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4 Procédés de traitement de l’eau

4.1 Aperçu

L’eau dans les applications techniques provient en général du réseau public d’eau de boisson et elle a déjà été soumise à un traitement ultérieur complet. L’eau de boisson issue du réseau public de distribution fait l’objet de contrôles stricts et arrive comme liquide clair et incolore, exempt d’odeurs gênantes et de bactéries ou substances nocives, mais cependant enrichi de minéraux et sels essentiels. Cette eau est de qualité alimentaire puisqu’elle répond aux exigences de la Loi sur les denrées alimentaires (LDA); dans certains cas toutefois, elle peut être impropre à des usages techniques spécifiques.

L’eau de boisson fournie par l’exploitant du réseau peut, selon l’usage qu’il en est fait, faire l’objet d’un traitement ultérieur.

Pour le traitement ultérieur de l’eau de boisson, il convient de tenir compte des critères suivants:

  • Définition de l’usage auquel est destinée l’eau

  • Exigences chimiques et microbiologiques

  • Conditions d’exploitation

  • Température de l’eau

  • Matériaux pour les conduites et appareils

  • Lois, normes et directives

Pour les divers procédés de traitement de l’eau de boisson, il convient de tenir compte des facteurs suivants:

  • L’eau de boisson de la zone de distribution peut être soumise à des variations dans sa dureté et sa composition.

  • Pour l’adjonction de produits chimiques, il faut respecter les dispositions légales.

Les procédés de traitement envisageables pour l’eau sont les suivants:

Echange d’ions

  • Adoucissement

  • Déminéralisation partielle (décarbonisation)

  • Déminéralisation complète

  • Electrodéionisation

Filtration (technologie des membranes)

  • Filtration par charbon actif

  • Microfiltration

  • Ultrafiltration

  • Nanofiltration

  • Osmose inverse

Procédés physiques

  • Aimants

  • Convertisseur anti-tartre

  • Traitement électrodynamique de l’eau

  • Traitement de l’eau par adjonction de dioxyde de carbone (p. ex. avec CalcFree)

Irradiation aux UV

  • Désinfection

Procédés alternatifs/ésotériques

  • Traitement de l’eau Grander®

  • Revitalisation de l’eau, lévitation

  • Inoculation avec des eaux provenant de sources spéciales (p. ex. Lourdes)

Selon les procédés utilisés, les eaux traitées ont des propriétés chimiques, physiques et microbiologiques différentes qui seront présentées dans les chapitres suivants. Pour les matériaux utilisés, il convient de respecter les remarques et restrictions relatives aux divers domaines d’utilisation.

info-icon

Indications sur le domaine d’utilisation de produits Nussbaum 👉 Produits Nussbaum mis en œuvre.

Les connaissances techniques, explications, solutions envisageables ou résumés des exigences sont disponibles dans les notices techniques correspondantes de la SSIGE, p. ex.:

  • Le montage d’installations de traitement ultérieur de l’eau de boisson nécessite une autorisation de l’exploitant du réseau.

  • Pour le traitement ultérieur de l’eau de boisson, il faut respecter les dispositions de l’Ordonnance sur les denrées alimentaires et les objets usuels ainsi que de l’Ordonnance sur les substances étrangères et les composants.

  • Le propriétaire de l’installation est tenu de contrôler et d’entretenir régulièrement l’installation de traitement ultérieur de l’eau de boisson selon l’Ordonnance sur l’eau potable, l’eau de source et l’eau minérale.

4.2 Echange d’ions

4.2.1 Adoucissement

4.2.1.1 Principe de fonctionnement

Les ions de calcium et de magnésium (Ca2+, Mg2+) dissous dans l’eau sont remplacés par des ions de sodium (Na+) avec un échangeur de cations fortement acides. On évite ainsi par la suite des dépôts de carbonates insolubles (calcaire).

La résine échangeuse d’ions est régénérée par une solution concentrée de chlorure de sodium (NaCl). Il y a alors tellement de sodium qui passe par l’échangeur qu’il libère à nouveau les ions de magnésium et de calcium. Ceux-ci sont ensuite éliminés par rinçage avec le sodium en excès.

Degré d’adoucissement

< 0.02 mmol/l (adoucissement pratiquement complet)

Teneur totale en sel

6 mmol/l (inchangé)

Conductivité

700 µS/cm (inchangé)

Propriétés d’une eau adoucie

4.2.1.2 Domaines d’utilisation

L’eau adoucie est utilisée dans les domaines suivants:

Usage

Utilisation pour eau de boisson

Utilisation avec Optipress

Utilisation avec Optiflex

  • Maisons unifamiliales et plurifamiliales

  • Stations de lavage automobile

  • Gastronomie (lave-vaisselle, cafetières)

  • Installations de lavage de bouteilles

utilisation: oui

4.2.2 Déminéralisation partielle

4.2.2.1 Principe de fonctionnement

Les ions de calcium et de magnésium (Ca2+, Mg2+) dissous dans l’eau sont remplacés par des ions d’hydrogène (H+) au moyen d’un échangeur d’ions faiblement acides. La dureté non carbonatée et les sels neutres ne sont pas touchés.

La résine échangeuse d’ions est régénérée avec de l’acide chlorhydrique (HCl).

Degré d’adoucissement

Complètement adoucie

Teneur totale en sel

1 mmol/l (réduction de 10 … 20 %)

Conductivité

180 µS/cm (abaissée)

Agressivité

Accrue (par de l’acide carbonique non dégazé)

Propriétés d’une eau partiellement déminéralisée

La déminéralisation partielle est le seul procédé qui puisse être désigné comme détartrage. Elle convient tout particulièrement pour de l’eau où le rapport de la dureté carbonatée et de la dureté totale est supérieur à 70 %.

4.2.2.2 Domaines d’utilisation

L’installation de déminéralisation partielle est très économique et convient pour d’importants soutirages d’eau dont la qualité de vapeur ne correspond pas aux exigences les plus élevées. Elle est cependant sensible à des modifications de la qualité de l’eau brute livrée.

L’eau partiellement déminéralisée est utilisée dans les domaines suivants:

Usage

Utilisation pour eau de boisson

Utilisation avec Optipress

Utilisation avec Optiflex

  • Tours de refroidissement

  • Gastronomie (lave-vaisselle, cafetières)

  • Distributeurs de boissons

  • Installations de lavage de bouteilles

✔*

*

homologué uniquement avec des raccords et robinetteries en acier inoxydable

utilisation: oui

utilisation: non

4.2.3 Déminéralisation complète

4.2.3.1 Principe de fonctionnement

Tous les ions dans l’eau sont enlevés par au moins 2 résines échangeuses d’ions (1 échangeur de cations et 1 échangeur d’anions). L’échangeur de cations fortement acide remplace tous les cations par des ions d’hydrogène (H+) et transforme les sels en acides libres. Un pulvérisateur fait passer cette eau acide par un échangeur d’anions fortement alcalin. Les acides minéraux se transforment ainsi en eau.

Lorsque l’échangeur de cations et l’échangeur d’anions sont mélangés dans un lit filtrant, on parle de lit mélangeur. Les installations à déminéralisation complète et à lit mélangeur ne peuvent, en règle générale, pas être régénérées sur place. Elles sont fournies sous forme de cartouches de déminéralisation complète, selon un système d’échange ou de location. La résine épuisée est désagrégée en usine dans des stations de régénération et régénérée avec des réactifs, pour être ensuite désinfectée puis remplie dans des cartouches.

Pour les installations stationnaires à capacité plus élevée, chaque échangeur de cations et d’anions est rempli dans un réservoir sous pression. L’eau traverse ensuite successivement les deux colonnes échangeuses. La régénération de l’échangeur de cations s’opère sur place avec un acide dilué, p. ex. de l’acide chlorhydrique, celle de l’échangeur d’anions avec une base diluée, p. ex. de la soude caustique. Comme filtre de sécurité, on peut par la suite commander encore une cartouche lit mélangeur. Pour ce procédé, le personnel de service et les équipements de sécurité doivent répondre à des exigences de sécurité élevée.

Degré d’adoucissement

Adoucissement pratiquement complet

Teneur totale en sel

< 0.01 mmol/l (réduite)

Conductivité

< 0.2 µS/cm (abaissée)

Valeur pH

> 7 (alcaline)

Propriétés d’une eau entièrement déminéralisée

4.2.3.2 Domaines d’utilisation

L’eau entièrement déminéralisée est utilisée dans les domaines suivants:

Usage

Utilisation pour eau de boisson

Utilisation avec Optipress

Utilisation avec Optiflex

  • Laboratoire

  • Domaine pharmaceutique

  • Galvanoplastie

  • Imprimerie

  • Climatiseurs

  • Electronique

  • Industrie optique

✔*

*

homologué uniquement avec des raccords et robinetteries en acier inoxydable

utilisation: oui

utilisation: non

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Les produits Nussbaum ne conviennent pas pour des utilisations ultrapures ou le transport de fluides devant répondre à des exigences de pureté élevée (p. ex. eaux ultrapures ou gaz médicaux).

4.2.4 Electrodéionisation

4.2.4.1 Principe de fonctionnement

Lors d’une électrodéionisation se produit une déminéralisation complète qui fait intervenir un échange d’ions et une électrodialyse. Avant la déminéralisation complète par électrodéionisation, des étapes préliminaires permettent de préparer l’eau brute par filtration et osmose inverse.

Degré d’adoucissement

env. 99 %

Teneur totale en sel

Réduite

Conductivité

< 0.1 µS/cm (abaissée)

Propriétés d’une eau déionisée

4.2.4.2 Domaines d’utilisation

L’eau déionisée est utilisée dans les domaines suivants:

Usage

Utilisation pour eau de boisson

Utilisation avec Optipress

Utilisation avec Optiflex

  • Laboratoire

  • Domaine pharmaceutique

  • Galvanoplastie

  • Santé

  • Fabrication de produits cosmétiques

  • Fabrication de modules photovoltaïques

  • Eau de rinçage et technique de surface

✔*

*

homologué uniquement avec des raccords et robinetteries en acier inoxydable

utilisation: oui

utilisation: non

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Les produits Nussbaum ne conviennent pas pour des utilisations ultrapures ou le transport de fluides devant répondre à des exigences de pureté élevée (p. ex. eaux ultrapures ou gaz médicaux).

4.3 Technologie des membranes

4.3.1 Principe de fonctionnement

La filtration par charbon actif sert à éliminer des substances odorantes et aromatisantes, des métaux lourds, de la poussière et des produits chimiques.

Dans ce procédé, le charbon actif a une grande surface, ce qui présente un risque élevé de contamination bactérienne.

La filtration par surface permet de retenir des matières solides par une fine couche filtrante à plat. La séparation s’opère surtout mécaniquement. Il existe un procédé spécial de filtration par surface qui fait intervenir une membrane. La microfiltration, ultrafiltration et nanofiltration ne se distinguent dans leur fonctionnement que par la taille des pores de la membrane. Plus les pores sont petits, plus la différence de pression applicable doit être grande pour faire passer l’eau à travers la membrane.

La microfiltration, ultrafiltration et nanofiltration servent à filtrer des particules dont les tailles sont à l’échelle du nanomètre. On arrive à filtrer l’eau avec une telle finesse qu’elle est pratiquement exempte de matières solides.

Les virus et pesticides sont éliminés surtout avec des modules d’ultrafiltration.

4.3.2 Domaines d’utilisation de la filtration par charbon actif

Usage

Utilisation pour eau de boisson

Utilisation avec Optipress

Utilisation avec Optiflex

  • Approvisionnement en eau propre

  • Elimination de matières à l’état de traces

utilisation: oui

4.3.3 Domaines d’utilisation de la microfiltration, ultrafiltration et nanofiltration

Type de filtration

Grandeur de particule

Usage

Remarques

Utilisation pour eau de boisson

Microfiltration

≥ 100 nm

  • Technologies alimentaires

  • Domaine pharmaceutique

  • Traitement des eaux usées

  • Préfiltre pour osmose inverse

  • Filtres pour installation domestique

Filtration grossière par membrane

Ultrafiltration

≤ 10 nm

  • Domaine pharmaceutique

  • Traitement de l’eau de boisson

Elimine aussi les plus petits microorganismes tels que les virus (diamètre > 100 nm), agit comme barrière contre une infection bactérienne ou virale.

Est considérée comme technologie de l’avenir dans le traitement de l’eau souterraine et de l’eau de source polluée par pénétration des eaux de surface.

Nanofiltration

≤ 1 nm

  • Traitement des eaux usées issues de la production industrielle

Elimine des éléments chimiques tels que résidus de médicaments, humines, sulfates, agents de dureté, matières organiques à l’état de traces (pesticides) et métaux lourds

utilisation: oui

utilisation: non

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Les produits Nussbaum ne conviennent pas pour des utilisations ultrapures ou le transport de fluides devant répondre à des exigences de pureté élevée (p. ex. eaux ultrapures ou gaz médicaux).

4.3.4 Osmose inverse

4.3.4.1 Principe de fonctionnement

L’osmose repose sur une loi fondamentale de la nature selon laquelle deux états différents recherchent toujours l’équilibre. Lorsque 2 solutions salines et de concentration différente sont séparées par une membrane semi-perméable (membrane qui ne laisse passer que de l’eau), la solution à teneur en sel plus élevée laissera entrer de l’eau de la solution à teneur en sel plus faible jusqu’à ce que la teneur en sel soit en équilibre des deux côtés de la membrane. Plus la différence de concentration entre les deux solutions est élevée, plus grande sera la force pour établir un équilibre. Cette force est connue sous le nom de pression osmotique.

Dans l’osmose inverse, une pression mécanique fait passer l’eau dans le sens inverse de la diffusion normale, par une membrane semi-perméable à pores ultrafins. Il s’agit là d’un processus de séparation moléculaire. Toutes les substances nocives et étrangères sont retenues, et on obtient une eau pratiquement 100 % pure.

Pour produire un courant d’eau qui s’oppose à la pression osmotique, il faut utiliser une énergie sous forme de pression mécanique.

Degré d’adoucissement

env. 98 %

Teneur totale en sel

< 0.8 mmol/l (réduite)

Conductivité

10 µS/cm (abaissée)

Propriétés d’une eau osmosée

4.3.4.2 Domaines d’utilisation

L’eau osmotique est utilisée dans les domaines suivants:

Usage

Utilisation pour eau de boisson

Utilisation avec Optipress

Utilisation avec Optiflex

  • Laboratoire

  • Domaine pharmaceutique

  • Santé

  • Fabrication de produits cosmétiques

  • Eau de rinçage et technique de surface

  • Fabrication de modules photovoltaïques

✔*

✔**

*

utile seulement dans des situations exceptionnelles, p. ex. en haute mer ou dans des régions sans installations de traitement de l’eau

**

homologué uniquement avec des raccords et robinetteries en acier inoxydable

utilisation: oui

utilisation: non

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Les produits Nussbaum ne conviennent pas pour des utilisations ultrapures ou le transport de fluides devant répondre à des exigences de pureté élevée (p. ex. eaux ultrapures ou gaz médicaux).

4.4 Procédés physiques

4.4.1 Principe de fonctionnement

Ce qui est caractéristique des procédés physiques de traitement de l’eau, c’est que la composition chimique de l’eau reste inchangée. Les agents de dureté et les carbonates ne sont pas extraits de l’eau, ils sont tout juste empêchés de se déposer dans des endroits gênants.

Procédé

Principe de fonctionnement

Remarques

Aimants

Des champs électriques ou magnétiques changent la structure calcaire et empêchent la formation de dépôts de calcaire.

Convertisseur anti-tartre

Le procédé repose sur le principe de la formation de germes cristallins. Le convertisseur anti-tartre fonctionne avec une surface spéciale déposée sur un petit granulat céramique. Au contact de l’eau de boisson avec cette surface céramique, des «germes cristallins» se forment de manière naturelle. Or, le calcaire dissout dans l’eau s’agglutine de préférence autour de ces cristaux de calcaire. Le restant est par la suite rincé hors du réseau de distribution lors d’un soutirage, et il n’y a donc pas de formation de dépôt.

Electrophysique

Le procédé a une incidence directe sur le rapport calcaire/acide carbonique. Cet effet ne nécessite pas de substances auxiliaires ou additionnelles. Des paires d’électrodes incitent le calcaire à former des cristaux. Comme les cristaux perdent leur capacité à se fixer sur les tuyaux, l’eau les emporte tous hors de l’installation. Des minéraux importants restent cependant dans l’eau.

Un degré d’efficacité de jusqu’à 30 % a été établi

Avec du CO2

CalcFree

Une quantité minimale de CO2 est ajoutée à l’eau, ceci en fonction du degré de dureté, de la température et de la consommation d’eau. Le calcaire demeure dissous dans l’eau et ne se dépose plus. Dans l’eau chaude, l’équilibre entre calcaire et acide carbonique peut être maintenu jusqu’à une température de 90 °C.

Un surdosage de CO2 permet même de désagréger lentement le tartre incrusté. L’équilibre entre calcaire et acide carbonique se règle de manière minimale dans la plage excédentaire de CO2. Le CO2 présent en quantité excédentaire est agressif et peut désagréger le calcaire, mais il peut aussi corroder les conduites de cuivre et les raccords en bronze.

Propriétés de l’eau:

  • Pas de changement dans sa composition

  • Le calcaire qu’elle contient est maintenu dans la solution par cristallisation.

4.4.2 Domaines d’utilisation

L’eau traitée par des procédés physiques est utilisée dans les domaines suivants:

Usage

Utilisation pour eau de boisson

Utilisation avec Optipress

Utilisation avec Optiflex

  • Traitement de l’eau de boisson dans des maisons unifamiliales et plurifamiliales

utilisation: oui

4.5 Irradiation aux UV

4.5.1 Principe de fonctionnement

L’exposition à des rayons de lumière ultraviolette est utilisée principalement comme procédé de désinfection. Leur effet repose sur l’endommagement du génome des microorganismes. Cela leur fait perdre leur capacité à se diviser. Les germes ne peuvent alors plus se multiplier.

Avantages:

  • Désinfection sans formation de produits secondaires et sans utilisation de produits chimiques

  • Sans altération de l’odeur ni du goût de l’eau de boisson

Désavantages:

  • Le procédé aux rayons UV ne protège pas le réseau. Pour empêcher qu’il y ait à nouveau une contamination bactérienne dans le réseau, il faut que l’eau soit biologiquement stable ou il faut prévoir une protection supplémentaire du réseau (chlore, dioxyde de chlore).

  • L’irradiation aux UV doit atteindre directement les microorganismes. L’eau ne doit pas être trouble, au risque de voir les microorganismes protégés par des ombres.

4.5.2 Domaines d’utilisation

L’eau traitée par l’irradiation aux UV est utilisée dans les domaines suivants:

Usage

Utilisation pour eau de boisson

Utilisation avec Optipress

Utilisation avec Optiflex

  • Traitement de l’eau de boisson dans la distribution d’eau

  • Traitement des eaux usées

utilisation: oui

4.6 Procédés ésotériques

Un certain nombre de besoins individuels spécifiques sont couverts par des procédés dits ésotériques et rituels. Leur utilité n’est pas attestée par la science classique, et leur utilisation est laissée à la discrétion de l’utilisateur.

Ces procédés ne présentent en général pas de risques pour la santé dans la mesure où une contamination de l’eau par des bactéries reste exclue.

Lors d’une inoculation par des eaux provenant de sources spéciales, il faut toutefois veiller à ce que celles-ci soient parfaitement hygiéniques afin d’éviter des risques potentiels pour la santé.

4.7 Comparaison des paramètres chimiques physiques dans des eaux traitées

Certains procédés de traitement de l’eau ont pour effet de changer la composition de l’eau comparée à l’eau brute. La part des ions de magnésium, de calcium et de sodium ainsi que des carbonates et autres sels change selon le traitement de l’eau. Ces changements ont aussi une incidence sur la conductivité de l’eau, que l’on détermine par le nombre d’ions qui s’y déplacent librement.

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Comparaison des paramètres chimiques physiques dans des eaux traitées